JPH04200081A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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Publication number
JPH04200081A
JPH04200081A JP2333120A JP33312090A JPH04200081A JP H04200081 A JPH04200081 A JP H04200081A JP 2333120 A JP2333120 A JP 2333120A JP 33312090 A JP33312090 A JP 33312090A JP H04200081 A JPH04200081 A JP H04200081A
Authority
JP
Japan
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lens
aberrations
neural network
neuron
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP2333120A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunori Shionoya
塩野谷 和則
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH04200081A publication Critical patent/JPH04200081A/en
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Abstract

PURPOSE:To allow the correction of lens aberrations by correcting the electric signal detected by a CCD using the learning function of neural networks. CONSTITUTION:Digitalized video signals are inputted to the neural networks 6a to 6n, 7a to 7n, 8a to 8n previously learned by plural training images in such a manner that the light images condensed and inputted by a lens 1 are converted to electric signals by the CCD 2 and a prescribed number of the sample signals are taken out of the digitalized video signals including the aberrations so as to correct the aberrations. The weights of the prescribed digital signals successively inputted from A/D converters 4a to 4n and the threshold are minimized in accordance with the weight previously learned by learning computing means and certain threshold data in the neural networks 6a to 6n, 7a to 7n, 8a to 8n, by which the lens aberrations are corrected. The lens aberrations are corrected and outputted in this way.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は撮像装置に係り、特にニューラルネットワーク
を用いてレンズの収差を補正するのに好適する撮像装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an imaging device, and particularly to an imaging device suitable for correcting lens aberrations using a neural network.

(従来の技術) 一般的にレンズにより集光され結像された時に、完全な
結像からずれて、光学収差(以下、レンズ収差とする)
と称されるずれが生じる場合がある。
(Prior art) Generally, when light is focused and imaged by a lens, it deviates from perfect image formation, resulting in optical aberration (hereinafter referred to as lens aberration).
In some cases, a deviation called .

このレンズ収差には、例えば、球面収差、こま収差、非
点収差、色収差等があり、他に像面の湾曲、歪曲等があ
る。
Examples of this lens aberration include spherical aberration, comatic aberration, astigmatism, and chromatic aberration, as well as curvature and distortion of the field surface.

そしてレンズにより集光された光像を受光したC CD
 (charge−coupled device )
等の撮像素子から映像信号を検出する撮像装置があり、
この撮像装置では、レンズ収差を補正するのに補正レン
ズを前群も用いたり、非球面レンズを用いていた。
The CCD receives the light image focused by the lens.
(charge-coupled device)
There are imaging devices that detect video signals from imaging devices such as
In this imaging device, a correction lens is also used in the front group to correct lens aberrations, and an aspherical lens is used.

(発明が解決しようとする課題) しかし、前述したレンズによるレンズ収差の補正は、レ
ンズを前群も用いたため、レンズ系が大型化したり、ま
た非球面レンズを用いため、レンズの加工が複雑になっ
ている。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in correcting lens aberrations using the lens described above, the front lens group is also used, which increases the size of the lens system, and the use of an aspherical lens complicates lens processing. It has become.

そこで本発明は、ニューラルネットワークの学習機能を
用いて、CCDて検出された電気信号を補正することに
よってレンズ収差の補正を行う撮像装置を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an imaging device that corrects lens aberrations by correcting electrical signals detected by a CCD using a learning function of a neural network.

(課題を解決するための手段) 本発明は上記目的を達成するために、光学的レンズ手段
と、前記光学的レンズ手段により集光された光像を電気
信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段から
の電気信号が、デジィタル信号に変換されるA/D変換
手段と、前記A/D変換手段から所定のデジィタル信号
が入力する複数の二ニーロンユニットと、前記複数のニ
ューロンユニットに所定トレーニング画像を用いて、該
ニューロンユニットのそれぞれに対応付ける重みと閾値
データを予め学習させる学習演算手段と、前記複数の二
ニーロンユニットが複数段の階層構造で隣接する階層間
に結合して構成され、学習演算手段予め学習した重みと
閾値データに基づき、前記A/D変換手段から順次入力
される前記所定のデジィタル信号の重みと閾値を最小に
することによって、レンズ収差を補正するニューラルネ
ットワークとを有する撮像装置が提供できる。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention includes an optical lens means, a photoelectric conversion means for converting an optical image focused by the optical lens means into an electric signal, and a an A/D conversion means for converting the electrical signal from the photoelectric conversion means into a digital signal; a plurality of two-neelon units to which predetermined digital signals are input from the A/D conversion means; and a plurality of neuron units. A learning calculation means for pre-learning weights and threshold data to be associated with each of the neuron units using a predetermined training image, and the plurality of two-neelon units are connected between adjacent layers in a multi-stage hierarchical structure. a neural network that corrects lens aberrations by minimizing the weights and thresholds of the predetermined digital signals sequentially inputted from the A/D converter based on the weights and threshold data learned by the learning calculation means in advance; An imaging device having the following can be provided.

(作 用) 以上のような構成の撮像装置によれば、レンズで集光し
入力された光像がCCDによって電気信号に変換され、
収差を含むディジタル化された映像信号から所定数のサ
ンプル信号を取出す。そして収差を補正するように予め
複数のトレーニング画素によって学習したニューラルネ
ットワークに前記ディジタル化された映像信号を入力し
、レンズ収差を補正する撮像装置を提供することができ
る。
(Function) According to the imaging device configured as described above, the optical image collected by the lens and inputted is converted into an electrical signal by the CCD,
A predetermined number of sample signals are extracted from a digitized video signal including aberrations. Then, it is possible to provide an imaging device that corrects lens aberrations by inputting the digitized video signal to a neural network trained in advance using a plurality of training pixels to correct aberrations.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図のブロック図は、本発明に係る撮像装置の概略的
な構成を示す。
The block diagram in FIG. 1 shows a schematic configuration of an imaging device according to the present invention.

この撮像装置の構成は、まずレンズ1によって集光され
た光信号が、CCD2の画素に入射し、該CCD2から
映像信号(電気信号)2aが検出され、プロセス処理装
置3に送出される。この電気信号は、レンズによる例え
ば、色収差を含んでいる。
In the configuration of this imaging device, first, an optical signal focused by a lens 1 is incident on a pixel of a CCD 2, and a video signal (electrical signal) 2a is detected from the CCD 2 and sent to a process processing device 3. This electrical signal includes, for example, chromatic aberration due to the lens.

そしてプロセス処理装置3は、所定の処理をした後、例
えばRBG信号に変換して、A/D変換器4a〜4nに
送出する。前記RBG信号は、A/D変換器4a〜4n
てディジタル信号に変換され、メモリ素子5a〜5nに
格納される。ここでプロセス処理された信号が、RBG
信号であれば、3種類の信号となり、A/D変換器48
〜4nとメモリ素子5a〜5nは、3組で実行すること
ができる。勿論プロセス処理された信号は、RBG信号
に限られることはなく、y、c信号等の他の形態であっ
ても良い。また、前記C0D2から電気信号は、前述し
たレンズ収差であり、色収差のみに限られない。
After performing predetermined processing, the process processing device 3 converts the signal into, for example, an RBG signal and sends it to the A/D converters 4a to 4n. The RBG signal is sent to the A/D converters 4a to 4n.
The signals are converted into digital signals and stored in memory elements 5a to 5n. The processed signal here is RBG
If it is a signal, there are three types of signals, and the A/D converter 48
4n and memory elements 5a to 5n can be implemented in three sets. Of course, the processed signal is not limited to the RBG signal, and may be in other forms such as y and c signals. Further, the electric signal from the C0D2 is the lens aberration described above, and is not limited to only the chromatic aberration.

そして前記メモリ素子5a〜5nに格納されたRBG画
像信号は、第2図に示すように、MXN個に分割されて
、ニューラルネットワーク6a〜6n、7a〜7n、8
a〜8nに送出される。このように画像をブロック化す
ることによって、1つのブロックに含まれる画素数を少
なくでき、ニューラルネットワークを小規模化して、学
習時間の短縮化を図ることができる。
The RBG image signals stored in the memory elements 5a-5n are divided into MXN neural networks 6a-6n, 7a-7n, 8 as shown in FIG.
It is sent to a to 8n. By dividing the image into blocks in this manner, the number of pixels included in one block can be reduced, the neural network can be downsized, and the learning time can be shortened.

さらに後述する方法で収差を補正するように予め学習し
た前記ニューラルネットワークから送出された収差が補
正されたRBG信号は、画像メモリ素子9に入力する。
The aberration-corrected RBG signal sent from the neural network, which has been trained in advance to correct aberrations using a method that will be described later, is input to the image memory element 9.

この画像メモリ素子9は、ホストコンピュータ10の制
御に基づき、格納する収差が補正された画像信号が読出
され、出力表示される。
Under the control of the host computer 10, the image memory element 9 reads out an aberration-corrected image signal and outputs it for display.

また、これら一連の学習や処理をホストコンピュータ1
0の制御によって実行される。
In addition, this series of learning and processing is carried out by the host computer.
Executed under the control of 0.

ここで、実施例に用いられるニューラルネットワークの
概念的な構成を第3図(a)に示す。
Here, the conceptual configuration of the neural network used in the example is shown in FIG. 3(a).

この第3図(a)のニューラルネットワークは、3層の
階層構造であり、同一の階層に属するニューロンユニッ
ト間には結合がなく、隣り合う階層のニューロンユニッ
ト間にのみ結合がある。そして各層は入力側から入力層
11、中間層12、出力層13と称される。
The neural network shown in FIG. 3(a) has a three-layer hierarchical structure, and there is no connection between neuron units belonging to the same layer, and only connections between neuron units in adjacent layers. The layers are called an input layer 11, an intermediate layer 12, and an output layer 13 from the input side.

そして前記入力層11に入力される信号は、第3図(b
)に示すCCDの各画素に対応している。
The signal input to the input layer 11 is as shown in FIG.
) corresponds to each pixel of the CCD shown in FIG.

次に各二ニーロンユニットは次式、 y−f(Σ W、・Xl−θ)  ・・・(1)に基づ
いた処理を行う。ここで記号X1は、着目しているニュ
ーロンの属する層の1つ前の層に属する1番目の二ニー
ロンユニットの出力であり、記号W、は、前記1番目の
ニューロンユニットとの結合の強さを表す重みである。
Next, each two-neelon unit performs processing based on the following equation: y-f(ΣW,.Xl-θ) (1). Here, the symbol X1 is the output of the first two-neelon unit belonging to the layer immediately before the layer to which the neuron of interest belongs, and the symbol W is the strength of the connection with the first neuron unit. It is a weight that represents the

記号nは、着目しているニューロンユニットの属する1
つ前の層に属する全部の二ニーロンユニットの数であり
、記号θは、着目しているニューロンユニットの入力閾
値、記号yは、出力値である。さらに記号fは、次式、 f  (x)  =1/ (1+e−x)     −
12)に示すシグモンド関数である。
The symbol n is 1 to which the neuron unit of interest belongs.
It is the number of all two-neelon units belonging to the previous layer, the symbol θ is the input threshold of the neuron unit of interest, and the symbol y is the output value. Furthermore, the symbol f is expressed by the following formula, f (x) = 1/ (1+e-x) −
This is the Sigmond function shown in 12).

次に第4図は、本実施例のニューラルネットワークの構
成を示すブロック図であり、第5図は、該ニューラルネ
ットワークを構成する二ニーロンユニットの構成を示す
ブロック図である。
Next, FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the neural network of this embodiment, and FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the two-needle unit making up the neural network.

このニューラルネットワークの構成は、図示されないA
/D変換器によってディジタル化されたRBG信号を格
納するメモリ素子2oがらバッファ21を介して、例え
ば、4個のニューロンユニット22a〜22dに前記R
BG信号が入力される。
The configuration of this neural network is A (not shown).
The RBG signals digitized by the /D converter are transferred from the memory element 2o to the four neuron units 22a to 22d via the buffer 21.
A BG signal is input.

:、:テ4;i、4)間層に属する二ニーロンユニット
の数を4個としているが、これに限定されるものではな
い。また、出力層のニューロンユニット数は画像の1ブ
ロツクの画素数sXtである。また、前記メモリ素子2
oが入力層に相当している。
:, :Te4;i,4) Although the number of two-knee long units belonging to the interlayer is four, it is not limited to this. Further, the number of neuron units in the output layer is the number of pixels in one block of the image sXt. Further, the memory element 2
o corresponds to the input layer.

すなわち、前記メモリ素子2oに記憶されているデータ
が入力層に属するニューロンユニット22a〜22dの
出力に対応している。
That is, the data stored in the memory element 2o corresponds to the outputs of the neuron units 22a to 22d belonging to the input layer.

前記メモリ素子20の最初のデータが前記バッファ21
を通してニューロンユニット22a〜22d、23a 
〜23nに送出される。
The first data in the memory device 20 is stored in the buffer 21.
through neuron units 22a to 22d, 23a
~23n.

各二ニーロンユニットでは、後述する方法で学習した学
習データに基づき、収差を補正した出力信号を画像メモ
リ素子24に送出する。すなわち、前記画像メモリ素子
24に格納された値は収差が補正された映像信号である
Each two-neelon unit sends an aberration-corrected output signal to the image memory element 24 based on learning data learned using a method described later. That is, the value stored in the image memory element 24 is an aberration-corrected video signal.

前記ホストコンピュータ25は、この値を前記画像メモ
リ素子24から読出し、出力表示する。
The host computer 25 reads this value from the image memory device 24 and outputs and displays it.

また、コントローラ26は、前記ニューロンユニット2
2a〜22d、23a 〜23nを同時に且つ並列的に
動作させるための同期信号を発生する。
Further, the controller 26 controls the neuron unit 2
A synchronizing signal is generated for operating 2a to 22d and 23a to 23n simultaneously and in parallel.

そして第5図に示すように各二ニーロンユニットの構成
を示し、ニューラルネットワークの学習データの作成に
ついて説明する。
Then, as shown in FIG. 5, the configuration of each two-neelon unit will be shown, and the creation of learning data for the neural network will be explained.

このニューロンユニット22内の演N器26は、重みメ
モリ素子27に予め格納される結合の重みの最初のデー
タと前記メモリ素子20(図示せず)から送られてきた
最初のデータとの積が計算され、レジスタ28に格納さ
れる。次に前記メモリ素子20の2番目のデータと重み
メモリ素子27の2番目のデータとの積が計算され、そ
の積と前記レジスタ28の内容の和が計算され、改めて
前記レジスタ28に格納される。
The N operator 26 in the neuron unit 22 calculates the product of the first data of the connection weights stored in advance in the weight memory element 27 and the first data sent from the memory element 20 (not shown). is calculated and stored in register 28. Next, the product of the second data of the memory element 20 and the second data of the weight memory element 27 is calculated, and the sum of the product and the contents of the register 28 is calculated and stored in the register 28 again. .

同様の処理がメモリ素子2oのデータについて繰り返し
行われ、前記メモリ素子2oに格納されている最後のデ
ータの処理が完了すると、前記レジスタ28には、前述
した(1)式の二ニーロンユニットの出力x1と重みw
lとの積のnまでの和が記憶される。ここで、記号nは
前記メモリ素子20に格納されているデータの数で入カ
ニニット数に対応している。
Similar processing is repeatedly performed on the data in the memory element 2o, and when the processing of the last data stored in the memory element 2o is completed, the register 28 contains the two-neelon unit of the above-mentioned formula (1). Output x1 and weight w
The sum of products with l up to n is stored. Here, the symbol n is the number of data stored in the memory element 20 and corresponds to the number of input units.

次に前記レジスタ28の内容がら予め閾値メモリ素子2
9に格納されている前記(1)式のニューロンユニット
の入力閾値θに対応する値が取り出され、同様に関数テ
ーブル3oに格納されている前記(2)式のf (x)
とXとの対応関係にょり前記(1)式の出力yが求めら
れ、ニューロンユニットの出力として出力バッファ31
に格納される。
Next, based on the contents of the register 28, the threshold value memory element 2 is set in advance.
The value corresponding to the input threshold θ of the neuron unit in the equation (1) stored in the function table 3o is extracted, and the value f (x) in the equation (2) stored in the function table 3o is extracted.
The output y of the above equation (1) is determined based on the correspondence between
is stored in

このような処理は、ニューロンユニット22a〜22d
について、同時に且つ並列的に実行される。
Such processing is carried out by the neuron units 22a to 22d.
are executed simultaneously and in parallel.

さらに前記ニューロンユニット23a〜23nについて
前述した二ニーロンユニット22a〜22dと同様の処
理が行われる。
Furthermore, the same processing as that for the two-needle units 22a-22d described above is performed on the neuron units 23a-23n.

しかし入力データに関して、前記ニューロンユニット2
2a〜22dではメモリ素子20から入力されたが、前
記ニューロンユニット23a〜23nは、前記ニューロ
ンユニット22a〜22dの出力バッファ31から順次
読み出されたデータが入力データとなる。
However, regarding the input data, the neuron unit 2
2a to 22d, the input data is input from the memory element 20, but the neuron units 23a to 23n use data sequentially read from the output buffer 31 of the neuron units 22a to 22d as input data.

まず、最初にニューロンユニット22aの出力バッファ
のデータが読み出され、各二ニーロンユニット23a〜
23nに、予め重みメモリ素子27に格納されている前
記ニューロンユニット22aとの結合の重みとの積が演
算器26で計算され、レジスタ28に格納される。
First, the data of the output buffer of the neuron unit 22a is read out, and each of the two neuron units 23a to
23n, the product of the weight of the connection with the neuron unit 22a stored in advance in the weight memory element 27 is calculated by the arithmetic unit 26 and stored in the register 28.

次にニューロンユニット22bの出力バッファ31の内
容について、各二ニーロンユニット23a〜23nの重
みメモリ素子27に格納されているニューロンユニット
22bとの結合の重みとの積が計算され、レジスタ28
の内容と加え合わせた後、再びレジスタ28に格納され
る。
Next, the product of the contents of the output buffer 31 of the neuron unit 22b and the weight of the connection with the neuron unit 22b stored in the weight memory element 27 of each two-neelon unit 23a to 23n is calculated, and
After adding it to the contents of , it is stored in the register 28 again.

このような処理を二ニーロンユニット22C122dに
も繰り返し行い、各ニューロンユニット23a〜23n
のレジスタ28には、前述した(1)式のニューロンユ
ニットの出力X、と重みWlとの積の「4」までの和が
記憶される。ここで、「4」は中間ユニット数である。
This process is repeated for the second neuron unit 22C122d, and each neuron unit 23a to 23n
The register 28 stores the sum of the products of the output X of the neuron unit in equation (1) and the weight Wl up to "4". Here, "4" is the number of intermediate units.

次に前記レジスタ28の内容から予め閾値メモリ素子2
3に格納されている各二ニーロンユニット238〜23
nの閾値が取り出され、関数テーブル30に予め格納さ
れている前記(2)式のf(x)とXとの対応関係によ
り前記(1)式の出力yが求められ、ニューロンユニッ
ト23a〜23nの出力バッファ31を通して、画像メ
モリ素子24に送られる。
Next, from the contents of the register 28, the threshold value memory element 2 is set in advance.
Each two kneelon units 238 to 23 stored in 3
The threshold value of n is taken out, and the output y of the equation (1) is obtained from the correspondence between f(x) and X in the equation (2), which is stored in advance in the function table 30, and is sent to the image memory device 24 through the output buffer 31 of the image data.

このような処理は、第1図の前記メモリ素子48〜4n
に記憶されているR80画像に対して、前記ニューラル
ネットワーク6a〜6n、7a、〜7n、8a〜8nに
よって、同時に且つ並列的に実行される。
Such processing is performed on the memory elements 48 to 4n in FIG.
The neural networks 6a to 6n, 7a, to 7n, and 8a to 8n simultaneously and in parallel perform the processing on the R80 images stored in the R80 images.

まず、ニューラルネットワークの中間層および出力層に
属するニューロンユニットの前記(1)式における重み
W、と閾値θの決定は、通常のノイマン型のホストコン
ピュータ25を用いて、ラメルハート(Rumel h
art)等によって考案されたバックプロパゲーション
・アルゴリズム(一般化デルタルールとも称される)に
よって行われ(D、E、  ラメルハート、J、L、マ
クレランド。
First, the weight W and threshold value θ in equation (1) of the neuron units belonging to the intermediate layer and the output layer of the neural network are determined using a normal Neumann-type host computer 25.
This is done by the backpropagation algorithm (also known as the generalized delta rule) devised by Art and others (D.E., Rumelhart, J.L., McClelland.

PDPリサーチグループ著、せ利俊−監訳、rPDPモ
デル」第8章、産業図書、1989年)により得られた
結果を通常の撮像をする前に、ニューラルネットワーク
6a〜6n、7a〜7n。
Neural networks 6a to 6n, 7a to 7n were applied to the results obtained by PDP Research Group, translated by Toshi Seri, Chapter 8, Sangyo Tosho, 1989) before normal imaging.

8a〜8nの各ニューロンユニットの重みメモリ素子2
7及び閾値メモリ素子29にそれぞれ格納される。
Weight memory element 2 of each neuron unit 8a to 8n
7 and threshold memory element 29, respectively.

前記ニューラルネットワークの学習データの作成に相当
する前記重みW、と閾値θの決定方法を第1図の構成部
材を参照して説明する。
A method for determining the weight W and the threshold value θ, which correspond to the creation of learning data for the neural network, will be explained with reference to the components shown in FIG.

そしてトレーニング画像(例えば、カラーチャートや各
種表示画像等)について、前述した第1図に示す撮像装
置で撮像する。
Then, training images (for example, color charts, various display images, etc.) are captured by the above-mentioned imaging device shown in FIG.

撮像されたトレーニング画像は、プロセス処理3てRG
B信号に変換され出力される。このRGB信号は、前記
A/D変換器4a〜4nでデジィタル化され、前記メモ
リ素子5a〜5nにそれぞれ格納される。
The captured training images are processed into RG in process processing 3.
It is converted into a B signal and output. The RGB signals are digitized by the A/D converters 4a to 4n and stored in the memory elements 5a to 5n, respectively.

この格納されたRGB信号をsXtのブロックに分割し
て、ホストコンピュータ10に読み込み、同時に元のト
レーニング画像をsXtの大きさのブロックに分割して
、教師データとする。この教師データは、先のメモリ素
子5a〜5nのデータと共に、学習データとして登録す
る。
This stored RGB signal is divided into blocks of sXt and read into the host computer 10, and at the same time the original training image is divided into blocks of size sXt to be used as teacher data. This teacher data is registered as learning data together with the data of the previous memory elements 5a to 5n.

次に他の多数のトレーニング画像についても同様な手順
で学習データを作成して登録し、複数の学習データを得
る。
Next, learning data is created and registered for a large number of other training images using the same procedure to obtain a plurality of learning data.

このようにして得られた前記学習データを各RGBに対
するm個のトレーニング画像について、MxN個のニュ
ーラルネットワークの学習データをベクトル(マ:、K
H)−<マ:xN 、 ”iに−s )とする。ここで
、ベクトルX:k(l−IL  ・・・2m1J−1,
・・・、M、に−1,・・・、N)は、1つのトレーニ
ング画像に対して、jk番目のニューラルネットワーク
が処理するデータをベクトルで表したものである。この
ベクトルの要素の数は、ブロックに含まれる画素数と一
致し、ニューラルネットワークの入力層のニューロンユ
ニット数となる。
The learning data obtained in this way is converted into a vector (ma:, K
H)-<ma:xN, "i to -s)" Here, vector X:k(l-IL...2m1J-1,
..., M, -1, ..., N) is a vector representing data processed by the jk-th neural network for one training image. The number of elements of this vector matches the number of pixels included in the block, and becomes the number of neuron units in the input layer of the neural network.

またベクトル引k(i−1,・・・、  ms  j−
1゜・・・、M、に−1,・・・、N)は、色収差が補
正され、すなわち、原画像と一致してニューラルネット
ワークの出力層に所望するベクトルパターンであり、要
素の数は、入カニニット数と一致している。
Also, vector subtraction k(i-1,..., ms j-
1°..., M, and -1,..., N) are vector patterns whose chromatic aberrations are corrected, i.e., consistent with the original image and desired for the output layer of the neural network, and the number of elements is , is consistent with the number of incoming crab nits.

そして前記パックプロパゲーション・アルゴリズムによ
る各ニューラルネットワークは、E”−−Σ (””’
y lk  p rh)  2    ・・・(3)2
  +−1 を最小にするように各二ニーロンユニットの重みと閾値
を変化させていく。ここで、ベクトルV rh(i =
1.・・・、m)は、学習データベクトルマIkをjk
番目のニューラルネットワークに入力したときに得られ
るニューラルネットワークの出力である。
Each neural network based on the pack propagation algorithm is E”−−Σ (””'
y lk p rh) 2 ... (3) 2
The weight and threshold value of each two-knee-long unit are changed so as to minimize +-1. Here, vector V rh(i =
1. ..., m) is the learning data vector ma Ik jk
This is the output of the neural network obtained when inputting to the th neural network.

また、m組のデータを1度づつ入力してEjkか最も減
少するように重みを変化させると、出力層の二ニーロン
ユニットfと中間層のニューロンユニットgとの間の重
みの変化量ΔW+’は、で与えられ、中間層の二ニーロ
ンユニットgと入力層のユニ一ロンユニッ)hの間の重
みの変化量△W+’は、 ΔW:mg >R′4(yjk″−d;に″) (1−
)”、” ) V’、” W;:’×(l  yl’l
’ ) ylkp yIkpで与えられる。ここて、記
号εは正の定数であ(出、記号ylkp 、  yIk
pは、それぞれ学習データベクトルT I kをjk番
目のニューラルネットワークに入力した時の出力層のユ
ニットf、中間層のユニットgの出力である。記号yI
kl′は、ベクトルマ1′のh番目の要素であり、記号
rは、出カニニットの数である。なお、閾値θについて
は、各二ニーロンユニットに対して、常に「−1」が入
力する端子の重みと、考えれば、前記(4)式と前記(
5)式によって求めることができる。
Also, if m sets of data are input once each and the weight is changed so that Ejk is decreased the most, the amount of change in weight between the two-neelon unit f in the output layer and the neuron unit g in the middle layer is ΔW+ ' is given by, and the amount of change in weight △W+' between the two-neelon unit g in the intermediate layer and the unit h in the input layer is given by ΔW: mg >R'4(yjk''-d; ″) (1-
)”,”) V’,”W;:’×(l yl'l
' ) ylkp Given by yIkp. Here, the symbol ε is a positive constant (out, the symbols ylkp, yIk
p is the output of the output layer unit f and the intermediate layer unit g when the learning data vector T I k is input to the jk-th neural network, respectively. Symbol yI
kl' is the h-th element of vector ma1', and the symbol r is the number of output kaninits. Regarding the threshold value θ, if we consider that the weight of the terminal that always inputs "-1" for each two-neelon unit, the above equation (4) and the above (
5) It can be determined by the formula.

それぞれの結合の重みに対して、前記(4)式と前記(
5)式を繰り返し実行して前記(3)式のEjkが十分
小さくなったところで処理を完了して、その時の重みの
値を各二ニーロンユニットの重みメモリ素子27と閾値
メモリ素子29とに格納させる。
For each connection weight, the above formula (4) and the above (
5) The process is completed by repeatedly executing the equation (3) when Ejk in equation (3) becomes sufficiently small, and the weight value at that time is stored in the weight memory element 27 and threshold memory element 29 of each two-knee-long unit. Store it.

このような処理をRGB信号のそれぞれの画像を処理す
るMXN個のニューラルネットワークのすべてについて
行う。
Such processing is performed for all MXN neural networks that process each image of RGB signals.

従って、重みの値と閾値の最小値を求めることを繰り返
し行い、出力Elkが十分小さくなった時に、レンズの
収差の補正が完了したと見なす。
Therefore, the weight value and the minimum threshold value are repeatedly determined, and when the output Elk becomes sufficiently small, it is considered that the correction of the lens aberration is completed.

以上ような本発明の撮像装置は、入力された光信号がC
CDによって、電気信号に変化された後、ニューラルネ
ットワークでレンズの収差の補正を行うため、従来のよ
うなレンズの複雑な設計をする必要がなくなり、また、
個々のレンズに対応してニューラルネットワークが学習
され、収差が補正されるので、個々のレンズの精度を高
める必要がなくなる。
In the imaging device of the present invention as described above, the input optical signal is C
Since the aberrations of the lens are corrected using a neural network after the signal is converted into an electrical signal by the CD, there is no need for the complicated design of the lens as in the past.
Since the neural network is trained for each individual lens and aberrations are corrected, there is no need to improve the accuracy of each individual lens.

さらに複数のレンズの組み合わせによらず、収差の補正
をすることができるので、レンズの群数が少なくて済み
、前記CCDがらの電気信号を複数のブロック単位に分
割することにより、メモリ素子の数を少なくすることが
できる。
Furthermore, since aberrations can be corrected regardless of the combination of multiple lenses, the number of lens groups can be reduced, and by dividing the electrical signals from the CCD into multiple blocks, the number of memory elements can be reduced. can be reduced.

さらに本発明の撮像装置は、順次入力されるディジタル
信号に追従して、レンズ収差の補正が、リアルタイムに
実行することができる。
Furthermore, the imaging apparatus of the present invention can correct lens aberrations in real time by following digital signals that are sequentially input.

また本発明は、前述した一実施例に限定されるものでは
なく、他にも発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形
や応用が可能であることは勿論である。
Further, the present invention is not limited to the one embodiment described above, and it goes without saying that various modifications and applications can be made without departing from the gist of the invention.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、集光された光信号
からディジタル化され所定分割されたディジタル信号が
予め学習したニューラルネットワークに順次入力され、
レンズ収差が補正されて出力される撮像装置を提供する
ことができる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, digital signals obtained by digitizing and predetermined divisions from a focused optical signal are sequentially input to a pre-trained neural network,
It is possible to provide an imaging device that outputs an image with lens aberrations corrected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例に係る撮像装置の概略的な構
成を示すブロック図、第2図はRBG画像信号をMxN
個に分割した構成を示す図、第3図(a)はニューラル
ネットワークの概念的な構成を示す構成図、第3図(b
)は入力層の入力信号と対応するCCDの各画素の構成
を示す図、第4図はニューラルネットワークの一構成を
示すブロック図、第5図はニューロンユニットの構成を
示すブロック図である。 1・・・レンズ、2・・・CCD、2a・・・映像信号
(電気信号)、3・・・プロセス処理装置、4a〜4n
・・・A/D変換器、5a〜5n・・・メモリ素子、6
a〜6n、7a〜7n、8a〜8 n・・−ニューラル
ネットワーク、9・・・画像メモリ素子、10・・ホス
トコンピュータ。 出願人代理人 弁理士 坪井  厚 部20 第30(a)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an RBG image signal of MxN
Figure 3 (a) is a configuration diagram showing the conceptual configuration of the neural network, Figure 3 (b)
) is a diagram showing the structure of each pixel of the CCD corresponding to the input signal of the input layer, FIG. 4 is a block diagram showing one structure of a neural network, and FIG. 5 is a block diagram showing the structure of a neuron unit. 1... Lens, 2... CCD, 2a... Video signal (electrical signal), 3... Process processing device, 4a to 4n
...A/D converter, 5a to 5n...Memory element, 6
a to 6n, 7a to 7n, 8a to 8n...-neural network, 9...image memory element, 10...host computer. Applicant's agent Patent attorney Tsuboi Atsube 20 Article 30(a)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 光学的レンズ手段と、 前記光学的レンズ手段により集光された光像を電気信号
に変換する光電変換手段と、 前記光電変換手段からの電気信号が、デジィタル信号に
変換されるA/D変換手段と、 前記A/D変換手段から所定のデジィタル信号が入力す
る複数のニューロンユニットと、前記複数のニューロン
ユニットに所定トレーニング画像を用いて、該ニューロ
ンユニットのそれぞれに対応付ける重みと閾値データを
予め学習させる学習演算手段と、 前記複数のニューロンユニットが複数段の階層構造で隣
接する階層間に結合して構成され、学習演算手段予め学
習した重みと閾値データに基づき、前記A/D変換手段
から順次入力される前記所定のデジィタル信号の重みと
閾値を最小にすることによって、レンズ収差を補正する
ニューラルネットワークとを具備することを特徴とする
撮像装置。
[Scope of Claims] Optical lens means; photoelectric conversion means for converting a light image focused by the optical lens means into an electrical signal; and electrical signals from the photoelectric conversion means are converted into digital signals. a plurality of neuron units into which a predetermined digital signal is input from the A/D converter; and a weight that is associated with each of the neuron units by using a predetermined training image for the plurality of neuron units. a learning calculation means for learning threshold data in advance; the plurality of neuron units are configured by connecting adjacent layers in a multi-stage hierarchical structure; the learning calculation means learns the A/ An imaging apparatus comprising: a neural network that corrects lens aberrations by minimizing weights and thresholds of the predetermined digital signals sequentially input from a D-converting means.
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